q = 0,4 ÷ 0,8. Это сняло описанное выше противоречие с данными других авторов, которые интерпретировали рентгеновское затмение в модели с оптической звездой, точно заполняющей (но не переполняющей) полость Роша. Кроме того, как уже отмечалось, истечение через внешнюю точку Лагранжа L2 приводит к формированию вращающейся околозвездной оболочки. Такая оболочка была открыта по наблюдениям как в оптическом, так и в радиодиапазоне группой английских ученых под руководством Кэтрин Блэнделл. Селективное поглощение света оптической звезды в этой околозвездной оболочке, вращающейся со скоростью около 200 км/с, может сильно искажать наблюдаемую кривую лучевых скоростей этой звезды и приводить к занижению отношения масс q.
Вывод о большом отношении масс в SS433 нам удалось подкрепить, используя результаты интерферометрических наблюдений SS433 в ближнем ИК-диапазоне с высоким угловым разрешением ~ 10-3 секунды. Группа европейских ученых использовала интерферометрическую систему GRAVITY, которая объединяет четыре 8‑метровых телескопа Европейской южной обсерватории в единый интерферометр с базой около 130 метров. При столь высоком угловом разрешении авторам удалось непосредственно «увидеть» околозвездную оболочку вокруг SS433 и измерить ее скорость вращения. В 2019 году в MNRAS вышла наша статья (авторы: А. М. Черепащук, К. А. Постнов, А. А. Белинский) с описанием новой оценки отношения масс в системе SS433 (q> 0,6 ÷ 0,7), в которой использовались результаты наблюдений системы GRAVITY.
Вдохновленные этими результатами, мы решили поискать реальное изменение орбитального периода SS433 и детально изучить форму орбитальной кривой блеска. Это непростая задача ввиду того, что орбитальная кривая блеска SS433 подвержена значительной физической переменности, кроме того, ее форма и амплитуда меняются с фазой прецессии аккреционного диска. Поскольку в нашем распоряжении имеются уникальные результаты многолетних (свыше сорока лет) фотометрических наблюдений SS433, нам удалось успешно справиться с этой трудной задачей. Используя наблюдения в фазах прецессионного периода, соответствующих максимальному раскрытию аккреционного диска для земного наблюдателя (в этих фазах орбитальная кривая блеска наиболее регулярна), мы открыли вековое увеличение орбитального периода SS433 с темпом (1,14 ± 0,25) · 10-7 секунды за секунду. Кроме того, средняя кривая блеска SS433 показала заметное смещение вторичного минимума относительно середины между главными минимумами, что говорит о том, что орбита SS433 не круговая, а эллиптическая с эксцентриситетом е ≃ 0,05. Используя наблюдаемую величину векового (эволюционного) увеличения орбитального периода SS433, мы дали новую оценку отношения масс q> 0,8 и массы черной дыры Мх> 8 М☉. Замечательный результат этой работы состоит также в том, что если бы релятивистским объектом в системе SS433 была не черная дыра, а нейтронная звезда (q< 0,2), то орбитальный период SS433 должен был бы не увеличиваться, а уменьшаться со временем, что противоречит наблюдениям. Таким образом, наличие черной дыры в системе SS433 окончательно подтверждается нашим открытием эволюционного увеличения орбитального периода. Этот вывод не зависит от спектральных наблюдений и от результатов анализа рентгеновских затмений в системе SS433. Кроме того, наш вывод о наличии большого отношения масс и черной дыры позволяет объяснить, почему, вопреки предыдущим теоретическим предсказаниям, вторичный обмен масс в массивной рентгеновской двойной системе SS433 происходит без образования общей оболочки, а система остается полуразделенной. Эти результаты опубликованы в нашей статье в 2021 году в журнале MNRAS (авторы: А. М. Черепащук, А. А. Белинский, А. В. Додин, К. А. Постнов). Не менее интересные выводы можно сделать и из факта найденной нами эллиптичности орбиты. Модель плавающего аккреционного диска в системе SS433 кажется очень привлекательной, поскольку для формирования такого диска, не лежащего в плоскости орбиты системы, имеется естественный механизм. Небольшая (менее 1%) асимметрия взрыва сверхновой, в результате которого сформировался релятивистский объект, может повернуть плоскость орбиты относительно оси вращения оптической звезды. В результате формируется рентгеновская двойная система, у которой ось вращения оптической звезды неперпендикулярна плоскости орбиты и прецессирует под действием притяжения со стороны релятивистского объекта. Так формируется наклонный к плоскости орбиты аккреционный диск, который отслеживает прецессию оси вращения оптической звезды («плавающий» диск). Эта идея была высказана в 1975 году Робертсом для объяснения прецессии аккреционного диска в рентгеновской двойной системе HerX-1 и мной в 1981 году для объяснения формирования плавающего аккреционного диска в системе SS433. Но неперпендикулярность оси вращения звезды к плоскости орбиты означает, что оптическая звезда в системе SS433 вращается асинхронно с ее орбитальным обращением. Из теории синхронизации вращения звезд в тесных двойных системах (за счет диссипации энергии орбитального обращения звезды в стационарных или динамических приливах) следует, как показал в 1977 году французский ученый Занн, что синхронизация осевого и орбитального вращения звезд в тесной двойной системе происходит раньше, чем округление орбиты. Ранее, ввиду значительной физической переменности SS433, считалось, что орбита этой системы круговая. Но тогда, поскольку орбита SS433 успела округлиться, оптическая звезда здесь должна вращаться синхронно с орбитальным обращением, то есть ось вращения звезды должна быть перпендикулярна плоскости орбиты, а аккреционный диск – лежать в плоскости орбиты. Никаких эффектов прецессии в системе наблюдаться не должно. Обнаруженная нами эллиптичность орбиты SS433 снимает это противоречие и сильно подкрепляет модель «плавающего» аккреционного диска в данной системе. Этот результат также опубликован в нашей статье 2019 года в MNRAS.
На базе открытого эволюционного увеличения орбитального периода SS433 нам удалось проследить, как меняется со временем расстояние между компонентами этой системы, а также как изменяются со временем размеры внутренней критической полости Роша оптической звезды. В системе SS433 реализуются три механизма потери орбитального углового момента: истечение звезды через точку Лагранжа L1, которое стремится сблизить компоненты, истечение через внешнюю точку Лагранжа L2, которое дополнительно приводит к сближению компонент, а также истечение мощного (~ 10-4 М☉/год) высокоскоростного (~ 2000 км/с) ветра от сверхкритического аккреционного диска, которое приводит к удалению компонент друг от друга (так называемая Джинсовская мода потери массы). В нашей недавней работе, вышедшей из печати в 2023 году в журнале New Astronomy (авторы: А. М. Черепащук, А. А. Белинский, А. В. Додин, К. А. Постнов), было показано, что наблюдаемое увеличение орбитального периода SS433 с темпом 1,14 · 10-7 секунды за секунду при наблюдаемом темпе потери массы из системы ~ 10-4 М☉/год реализуется лишь при больших значениях отношения масс q> 0,8. При этом размеры орбиты системы возрастают со временем, что препятствует образованию общей оболочки. Размеры полости Роша оптической звезды в среднем постоянны, что обеспечивает устойчивый вторичный обмен масс в системе в тепловой шкале времени эволюции оптической звезды. Таким образом, открытие векового увеличения орбитального периода и рассмотрение трех описанных выше конкурирующих механизмов потери углового момента системы SS433 позволило дать надежную оценку отношения масс q и массы черной дыры Мх> 8 М☉, а также проследить эволюцию размеров орбиты системы SS433 и полости Роша оптической звезды.
Все эти результаты я докладывал на всероссийских и международных конференциях, где они получали высокую оценку, а наши статьи по SS433 хорошо цитируются.
В 2020 году мы с А. В. Тутуковым опубликовали в журнале «Успехи физических наук» обзор по тесным двойным звездам под названием «Эволюция тесных двойных систем: теория и наблюдения». Необходимость такого обзора назрела в связи с открытием гравитационных волн от слияния черных дыр и нейтронных звезд в двойных системах, с успехами в исследованиях рентгеновских двойных систем, а также в связи с бурным прогрессом в области математического моделирования структуры и эволюции тесных двойных систем, обусловленным использованием мощных суперкомпьютеров. В этом обзоре мы подвели итоги более чем полувековых исследований тесных двойных систем, начиная с 1950‑х годов, когда в астрономии стали массово применяться фотоэлектрические методы наблюдений, начались исследования эволюции тесных двойных систем, а также стали развиваться спутниковые наблюдения тесных двойных систем в ультрафиолетовом, рентгеновском и гамма-диапазонах. В обзоре подчеркнута важная роль тесных двойных систем как для астрофизики, так и для фундаментальной физики.
В 2021 году я опубликовал в журнале Astronomy and Astrophysics Transaction обзор под названием «Прогресс в исследованиях тесных двойных систем на поздних стадиях эволюции», приуроченный к 30-летию Астрономического общества России. В связи с моим 80-летием я был награжден медалью Астрономического общества.
В 2022 году международное издательство «Плеядес Паблишинг» предложило мне осуществить перевод на английский язык моей двухтомной монографии «Тесные двойные звезды». Я согласился и выполнил большую работу по редактированию английского текста этой монографии. Работа заняла несколько месяцев, и в середине 2022 года монография вышла из печати на английском языке в виде девяти больших статей в английской версии «Астрономического журнала» (Astronomy Reports Supplement). В каждой из английских статей изложена отдельная глава монографии. Приятно сознавать, что теперь моя монография доступна для чтения ученым всего мира.